SK892009A3 - Spôsob spracovania anorganických alkalických vodných výluhov - Google Patents

Abstract

Vodné alkalické výluhy, hlavne z popola a/alebo hnedého a červeného kalu z výroby oxidu hlinitého obsahujúceho oxoanióny kovov, prechodných kovov a polokovov, sa zneutralizujú a z roztoku sa koagulačne, pomocou rege- nerovaného síranu železitého, a sorpčné, pomocou regene- rovaného aktívneho uhlia, prečistia na síranový roztok, z ktorého sú oddelené sírany v zmesi alebo jednotlivo. Z oddeleného koagulačného kalu je pomocou alkalického výluhu generovaný prvý koncentrát oxoaniónov obsahujúci hlavne arzén a pomocou zriedenej kyseliny sírovej je tvo ­ rený regenerovaný síran železitý. Aktívne uhlie je regene- rované pomocou alkalického výluhu s tvorbou druhého koncetrátu oxoaniónov a oxokatiónov, hlavne vanádu.

Description

Spôsob spracovania anorganických alkalických vodných výluhov

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu spracovania anorganických alkalických vodných výluhov obsahujúcich oxoanióny kovov, prechodných kovov a polokovov, hlavne vodných výluhov z hnedého a červeného kalu vznikajúceho pri výrobe oxidu hlinitého a/alebo z popola. Riešenie sa týka tiež spôsobu spracovania odpadových vôd obsahujúcich oxoanióny kovov, prechodných kovov a polokovov.

Doterajší stav techniky

Účinkom vody na anorganické materiály obsahujúce hydroxidy, alebo uhličitany alkalických kovov, napríklad účinkom dažďovej vody presakujúcej cez popol zo spaľovania fosílnych alebo obnoviteľných palív, či odpadové bauxitové kaly (hlavne červený a hnedý kal vznikajúci po alkalickom vylúhovaní bauxitu pri výrobe oxidu hlinitého), vznikajú objemné silne alkalické výluhy, ktoré obsahujú rôzne oxoanióny kovov, prechodných kovov a polokovov. Všeobecne tieto oxoanióny sú toxické, ale zároveň môžu byť zdrojom cenných zložiek.

Doterajšie riešenia spracovania alkalických vodných výluhov sú založené na neutralizácii výluhu silnou minerálnou kyselinou a následnom vyčistení vznikajúcej suspenzie odstránením toxických a balastných zložiek. Rôzne čistiace koagulačné, elektrokoagulačné a sorpčné procesy, uskutočňované pomocou železitej, železnatej, alebo hlinitej soli, alebo rôznych sorbentov (hlavne aktívneho uhlia), však vykazujú vysokú spotrebu činidiel, úzky rozsah účinnosti odstraňovania záujmových zložiek a produkciu ďalších odpadov obsahujúcich toxické látky. V prípade čistenia pomocou anorganických pevných sorbentov, napr, zeolitov, alebo ionomeničov dochádza pri vyššom obsahu solí ku konkurenčnej adsorpcii aniónov prítomných v suspenzii a nízkemu stupňu zachytávania nežiadúcich zložiek. Riešenia založené na elektrodialyzačnom spracovaní vodných zmesí vytvorených neutralizáciou alkalických výluhov poskytujú roztoky v akceptovateľnej čistote len pri použití kvalitných drahých membrán, ktoré sú pri procese vystavené náročným podmienkam. Zanášanie týchto membrán koloidnými časticami prítomnými v čistenej suspenzii spôsobuje vysoké náklady na prevádzku zariadenia. Pritom prítomnosť niektorých oxoaníónov, resp. oxokatiónov (napr. oxokatiónov vanádu) znižuje účinnosť čistenia a kvalitu výstupného roztoku, resp. soli. Vedľa toho odpadové koncentráty obsahujú veľký podiel balastných zlúčenín (hydroxidy železa, hliníka a kremíka), ktoré viažu ostatné odstránené zložky a zvyšujú tým náročnosť na spracovanie týchto koncentrátov pre ďalšie materiálové zhodnotenie.

Podstata vynálezu

Nedostatky doterajších spôsobov spracovania anorganických alkalických vodných výluhov obsahujúcich oxoanióny kovov, prechodných kovov a polokovov, hlavne vodných výluhov z hnedého a červeného kalu vznikajúceho pri výrobe oxidu hlinitého a/alebo z popola odstraňuje riešenie podľa vynálezu, podľa ktorého sa zdrojový alkalický výluh zneutralizuje prídavkom kyseliny sírovej na hodnotu pH 7 až 7,5, prípadne sa oddelia nerozpustné podiely, napríklad sedimentáciou a/alebo filtráciou a/alebo odstredením, a k získanej zneutralizovanej zmesi sa pridá regenerovaný roztok síranu železitého a prípadne dekarbonizovaný alkalický výluh tak, aby pH získanej suspenzie dosiahlo hodnotu 6,5 až 7. Získaná suspenzia sa rozdelí na koagulačný kal a filtrát koagulačnej suspenzie, s výhodou filtráciou alebo odstredením, potom sa oddelený filtrát koagulačnej suspenzie prípadne okyslí napríklad prídavkom kyseliny sírovej na hodnotu pH 4 až 6, s výhodou na hodnotu pH 5, a ďalej sa sorpčné spracuje regenerovaným aktívnym uhlím, s výhodou kontaktovaním počas najmenej 1 minúty a oddelením prečisteného roztoku, a potom sa pH prečisteného roztoku prípadne upraví na hodnotu 7 prídavkom hydroxidu sodného a/alebo premytím cez uhličitan vápenatý so získaním výstupného síranového roztoku.

Koagulačný kal sa premyje dekarbonizovaným alkalickým výluhom, prípadne obsahujúcim najviac 1 hmotnostné % peroxidu vodíka, pričom sa oddelí prvý koncentrát oxoaniónov, a potom sa koagulačný kal rozpustí v zriedenej kyseline sírovej, s výhodou najviac 1 percentnej tak, aby pH takto pripravenej zmesi bolo 4 až 5, zmes sa prípadne sedimentačne a/alebo filtračné vyčíri a okyslí na pH 2 až 3, pričom sa získa regenerovaný roztok síranu železitého.

Aktívne uhlie sa po sorpčnom spracovaní filtrátu koagulačnej suspenzie premyje dekarbonizovaným alkalickým výluhom, prípadne obsahujúcim najviac 1 hmotnostné % peroxidu vodíka, pričom je oddelený druhý koncentrát oxoaniónov a oxokatiónov, a potom sa aktívne uhlie premyje vodou, pričom sa získa regenerované aktívne uhlie.

K oddelenej časti zdrojového alkalického výluhu sa pridá hydroxid a/alebo oxid vápenatý, prípadne hydroxid sodný, k zvýšeniu hodnoty pH najmenej o 0,1 a zo vzniknutej suspenzie sa oddelí, s výhodou sedimentáciou a/alebo filtráciou a/alebo odstredením, dekarbonizovaný alkalický výluh.

Výstupný síranový roztok sa zahustí, s výhodou odparením vody, a kryštalizáciou sa oddelia kryštalohydráty síranov v zmesi, alebo sa postupným zahusťovaním a prekyštalizovaním oddeľujú jednotlivé sírany.

Výhodou riešenia podľa vynálezu je hlavne to, že pomocou bežných dostupných činidiel, bez vysokých nákladov, nízkoodpadovo a bez produkcie odpadových vôd možno spracovať objemné alkalické výluhy a separovať koncentráty oxoaniónov a oxokatioónov, ktoré môžu byť zdrojom cenných zložiek. Pritom sú produkované čisté sírany pre ďalšie využitie, napr. ako prísada do pracích prostriedkov, alebo ako hnojivové zložky. V riešení sa využíva regenerácia procesných náplní s využitím spracovávaného alkalického výluhu ako suroviny, čo zabezpečuje minimálnu spotrebu externých surovín. Riešením sa súčasne znížia riziká i priame vplyvy nebezpečných látok obsiahnutých v alkalických výluhoch na životné prostredie. Riešenie taktiež umožňuje a zefektívňuje výrobu kryštalických síranov pri súčasnom zhodnotení alkalických výluhov ako nebezpečných odpadov.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Príklad 1 m³ zdrojového vodného alkalického výluhu zo skládkovanej zmesi popola zo spaľovania uhlia a čeveného a hnedého kalu z výroby oxidu hlinitého s pH 13,2 sa za miešania zneutralizuje prídavkom 16 L 96%-nej kyseliny sírovej. K oddelenej časti zdrojového alkalického výluhu (cca 100 L) sa pridá práškový hydroxid vápenatý k zvýšeniu hodnoty pH o 2 a zo vzniknutej suspenzie sa oddelí sedimentáciou a filtráciou dekarbonizovaný alkalický výluh.

Získaná suspenzia z neutralizácie zdrojového alkalického výluhu s pH 7 sa prefiltruje a do filtrátu sa pridáva roztok regenerovaného síranu železitého s dosiahnutím hodnoty pH 6,5 a prídavkom dekarbonizovaného alkalického výluhu sa pH doladí na 7. Vzniknutá koagulačná suspenzia sa filtračné rozdelí na koagulačný kal a filtrát koagulačnej suspenzie, ktorý sa okyslí prídavkom kyseliny sírovej na hodnotu pH 5 a ďalej sa sorpčné spracuje zmiešaním s regenerovaným aktívnym uhlím a kontaktovaním počas 10 minút. Prečistený roztok sa filtračné oddelí a pH filtrátu prečisteného roztoku sa upraví na hodnotu 7 prídavkom hydroxidu sodného so získaním výstupného síranového roztoku.

Koagulačný kal sa na filtri premyje dekarbonizovaným alkalickým výluhom obsahujúcim 0,5 %-ný peroxid vodíka, pričom sa oddelí ako výluh prvý koncentrát oxoaniónov. Koagulačný kal sa na filtri rozpustí premytím 1%-nou kyselinou sírovou s dosiahnutím pH zmesi 4,5, zmes sa okyslí na pH 3, pričom sa získa regenerovaný roztok síranu železitého, ktorý sa použije ku spracovaniu ďalšieho zneutralizovaného zdrojového alkalického výluhu.

Aktívne uhlie sa po sorpčnom spracovaní filtrátu koagulačnej suspenzie premyje cca 50 L dekarbonizovaného alkalického výluhu obsahujúceho 0,5 %-ný peroxid vodíka, pričom je oddelený druhý koncentrát oxoaniónov a oxokatiónov. Potom sa aktívne uhlie premyje 50 L vody, pričom sa získa regenerované aktívne uhlie použiteľné k sorpčnému spracovaniu ďalšieho filtrátu koagulačnej suspenzie.

Výstupný síranový roztok sa zahustí odparením vody na nasýtený roztok a kryštalizáciou sa oddelia kryštalohydráty síranov v zmesi, alebo sa postupným zahusťovaním odparovaním a prekyštalizovaním oddeľuje monohydrát síranu draselného a dekahydrát síranu sodného.

Priemyselná využiteľnosť

Vynález je využiteľný ku zhodnocovaniu alkalických výluhov rôznych anorganických materiálov, hlavne popola a rozličných anorganických kalov. Je využiteľný k výrobe síranov alkalických kovov a získavaniu koncentrátov oxoaniónov, oxokatiónov a katiónov kovov, prechodných kovov a polokovov. Riešenie je využiteľné v chemickom priemysle, priemyselnej ekológii a pri dekontaminácii a rekultivácii skládok.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob spracovania alkalických vodných výluhov obsahujúcich oxoanióny kovov, prechodných kovov a polokovov, hlavne vodných výluhov z hnedého a červeného kalu vznikajúceho pri výrobe oxidu hlinitého a/alebo z popola, vyznačujúci sa tým, že zdrojový alkalický výluh sa zneutralizuje prídavkom kyseliny sírovej na hodnotu pH 7 až 7,5, prípadne sa oddelia nerozpustné podiely, napríklad sedimentáciou a/alebo filtráciou a/alebo odstredením, a k získanej zneutralizovanej zmesi sa pridá regenerovaný roztok síranu železitého a prípadne dekarbonizovaný alkalický výluh tak, aby pH získanej suspenzie dosiahlo hodnotu 6,5 až 7, získaná suspenzia sa rozdelí na koagulačný kal a filtrát koagulačnej suspenzie, s výhodou filtráciou alebo odstredením, potom sa oddelený filtrát koagulačnej suspenzie prípadne okyslí napríklad prídavkom kyseliny sírovej na hodnotu pH 4 až 6, s výhodou na hodnotu pH 5, a ďalej sa sorpčné spracuje regenerovaným aktívnym uhlím, s výhodou kontaktovaním počas najmenej 1 minúty a oddelením prečisteného roztoku, a potom sa pH prečisteného roztoku prípadne upraví na hodnotu 7 prídavkom hydroxidu sodného a/alebo premytím cez uhličitan vápenatý so získaním výstupného síranového roztoku.
2. 2. Spôsob spracovania alkalických vodných výluhov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že koagulačný kal sa premyje dekarbonizovaným alkalickým výluhom, prípadne obsahujúcim najviac 1 hmotnostné % peroxidu vodíka, pričom sa oddelí prvý koncentrát oxoaniónov, a potom sa koagulačný kal rozpustí v zriedenej kyseline sírovej, s výhodou najviac 1 percentnej tak, aby pH takto pripravenej zmesi bolo 4 až 5, zmes sa prípadne sedimentačne a/alebo filtračné vyčíri a okyslí na pH 2 až 3, pričom sa získa regenerovaný roztok síranu železitého.
3. 3. Spôsob spracovania alkalických vodných výluhov podľa nároku 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že aktívne uhlie sa po sorpčnom spracovaní filtrátu koagulačnej suspenzie premyje dekarbonizovaným alkalickým výluhom, prípadne obsahujúcim najviac 1 hmotnostné % peroxidu vodíka, pričom je oddelený druhý koncentrát oxoaniónov a oxokatiónov, a potom sa aktívne uhlie premyje vodou, pričom sa získa regenerované aktívne uhlie.
4. 4. Spôsob spracovania alkalických vodných výluhov podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že k oddelenej časti zdrojového alkalického výluhu sa pridá hydroxid a/alebo oxid vápenatý, prípadne hydroxid sodný, k zvýšeniu hodnoty pH najmenej o 0,1 a zo vzniknutej suspenzie sa oddelí, s výhodou sedimentáciou a/alebo filtráciou a/alebo odstredením, dekarbonizovaný alkalický výluh.
5. 5. Spôsob spracovania alkalických vodných výluhov podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že výstupný síranový roztok sa zahustí, s výhodou odparením vody, a kryštalizáciou sa oddelia kryštalohydráty síranov v zmesi, alebo sa postupným zahusťovaním a prekyštalizovaním oddeľujú jednotlivé sírany.